Внутренние источники СО2 при анатексисе в условиях высокотемпературного метаморфизма (экспериментальные данные)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При 900°С, 500 МПа проведены эксперименты по частичному плавлению гранат-двуслюдяного сланца, содержащего от 0 до 20 мас. % графита. Эксперименты показали, что при всех содержаниях графита расплавы образуются за счёт реакций перитектического плавления биотита, мусковита и частично кварца: Bt + Ms + Qz → Kfs + Spl(Hc) + Sil + Gl ± oAm.** Уменьшение отношения Fe3+/(Fe3+ + Fe2+) в Fe–Mg-минералах с увеличением содержания графита отражает усиление восстановительных условий. Кислород, выделяющийся вследствие реакций окисления-восстановления Fe, взаимодействует с графитом, что приводит к образованию CO2. Он частично растворяется в расплаве с образованием карбонатных комплексов Ca, Mg, K и сопровождает расплав в виде свободной флюидной фазы. Эксперименты демонстрируют, что графитсодержащие метапелиты могут служить эффективными внутренними источниками CO2 при высокотемпературном метаморфизме.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Г. Сафонов

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского Российской Академии наук; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: khodorevskaya@mail.ru
Россия, Черноголовка Московской области; Москва

Л. И. Ходоревская

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского Российской Академии наук

Email: khodorevskaya@mail.ru
Россия, Черноголовка Московской области

С. А. Косова

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского Российской Академии наук

Email: khodorevskaya@mail.ru
Россия, Черноголовка Московской области

А. В. Спивак

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского Российской Академии наук

Email: khodorevskaya@mail.ru
Россия, Черноголовка Московской области

Л. Я. Аранович

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского Российской Академии наук; Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук

Email: khodorevskaya@mail.ru

академик РАН

Россия, Черноголовка Московской области; Москва

Список литературы

  1. Nicoli G., Borghini A., Ferrero S. The carbon budget of crustal reworking during continental collision: Clues from nanorocks and fluid inclusions // Chemical Geology. 2022. V. 608. P. 121025. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2022.121025
  2. Cesare B. et al. Immiscibility between carbonic fluids and granitic melts during crustal anatexis: a fluid and melt inclusion study in the enclaves of the Neogene Volcanic Province of SE Spain //Chemical Geology. 2007. V. 237. №. 3–4. P. 433–449. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2006.07.013
  3. Whitney D.L. Origin of CO2‐rich fluid inclusions in leucosomes from the Skagit migmatites, North Cascades, Washington, USA // Journal of Metamorphic Geology. 1992. V. 10. P. 715–725.
  4. London D., VI G.B.M., Acosta-Vigil A. Experimental simulations of anatexis and assimilation involving metapelite and granitic melt // Lithos. 2012. V. 153. P. 292‒307. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.04.006
  5. Митяев А.С., Сафонов О.Г., Варламов Д.А., ван Ринен Д. Д., Сердюк А.А., Аранович Л.Я. Частичное плавление бесплагиоклазового гранат-двуслюдяного метапелита как модель образования ультракалиевых кислых магм в условиях континентальной коры // ДАН. 2022. Т. 507. № 2. С. 95–103. https://doi.org/10.31857/S2686739722601703
  6. Chappell B.W., Bryant C.J., Wyborn D. Peraluminous I-type granites // Lithos. 2012. V. 153. P. 142‒153. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.07.008
  7. Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J. et al. A geochemical classification for granitic rocks // Journal of petrology. 2001. V. 42. №. 11. P. 2033‒2048. https://doi.org/10.1093/petrology/42.11.2033
  8. Koester E., Pawley A.R., Fernandes L.A. et al. Experimental melting of cordierite gneiss and the petrogenesis of syn- transcurrent peraluminous granites Brazil // J. Petrol. 2002. V. 43. P. 1595–1616. https://doi.org/10.1093/petrology/43.8.1595
  9. Pichavant M., Montel J.M., Richard L.R. Apatite solubility in peraluminous liquids: Experimental data and an extension of the Harrison-Watson model // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1992. V. 56. №. 10. С. 3855‒3861. https://doi.org/10.1016/0016-7037(92)90178-L
  10. McMillan P.F. Water solubility // Rev. Mineral. 1994. V. 30. P. 131–156. https://doi.org/10.1515/9781501509674-010
  11. McMillan P. Structural studies of silicate glasses and melts—applications and limitations of Raman spectroscopy //American Mineralogist. 1984. V. 69. №. 7–8. P. 622–644.
  12. Reich S., Thomsen C. Raman spectroscopy of graphite // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2004. V. 362. P. 2271–2288. https://doi.org/10.1098/rsta.2004.1454
  13. Frezzotti M.L., Tecce F., Casagli A. Raman spectroscopy for fluid inclusion analysis // Journal of Geochemical Exploration. 2012. V. 112. P. 1–20. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2011.09.009
  14. Wang X. et al. Raman spectroscopic measurements of CO2 density: Experimental calibration with high-pressure optical cell (HPOC) and fused silica capillary capsule (FSCC) with application to fluid inclusion observations // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2011. V. 75. № 14. P. 4080‒4093. https://doi.org/10.1016/j.gca.2011.04.028
  15. Шмулович К.И., Шмонов В.М. Таблицы термодинамических свойств газов и жидкостей. М.: Изд-во стандартов, 1978. № 3.
  16. Ni H., Keppler H. Carbon in silicate melts // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2013. V. 75. №. 1. P. 251–287. https://doi.org/10.2138/rmg.2013.75.9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Продукты опытов в обратно-рассеянных электронах (BSE): a ‒ цепочки герцинит-магнетитовой шпинели (Hc) вокруг граната, Gl, Ilm, Qz (опыт 14D, 4 мас. % графита); б ‒ игольчатые и призматические кристаллы ортоамфибола среди продуктов закалки расплава Gl, Qz (опыт 16D, 20 мас. % графита)

Скачать (183KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Характеристики расплавов в продуктах опытов. (а) Диаграмма в координатах A/CNK и A/NK; вертикальная сплошная линия на A/CNK = 1.0 разделяет поля низкоглинозёмистых (1) и высокоглинозёмистых (плюмазитовых) (2) гранитов; вертикальная пунктирная линия на A/CNK = 1.1 разделяет поля гранитов типа I и гранитов типа S [6]; горизонтальная сплошная линия на A/NK = 1.0 разделяет поля низкоглинозёмистых (1) и агпаитовых (3) гранитов [7]. (б) Диаграмма в координатах SiO2‒MALI согласно [7]. Серое поле на рис. 2 а, б, оконтуренное штриховой линией, соответствует полю расплавов, полученных при плавлении различных метапелитов в интервале давлений 500–1500 МПа с участием и без участия водного флюида ([8] и обзор в ней). Условные обозначения для рис. 2 а, б: 1 – опыты без графита, 2‒5 – опыты с содержанием графита соответственно 4.2, 10.1, 14 и 18.6 мас. %

Скачать (55KB)
Метаданные
4. Рис. 3. (a) Представительный КР-спектр закалённого расплава из образца 14D. (б) Участок 1000‒1650 см–1 – спектр закалённого расплава из образца 15D. Carb* ‒ дуплет 1082 и 1066 см–1 двойного карбоната К2Са(СО3)2, Cal – кальцит, Gr – графит, Q2, Q3 – группировки (SiO44–)-тетраэдров различной степени полимеризации [11], Gr(D), Gr(G) – полосы, характеризующие степень неупорядоченности структуры графита [12]

Скачать (52KB)
Метаданные
5. Рис. 4. КР-спектры карбонатов из образцов 14D, 15D и 17D

Скачать (56KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вскрытые (а) и невскрытые (б) газовые пузыри в стекле

Скачать (81KB)
Метаданные
7. Рис. 6. КР-спектр газовых пузырей в стекле образца 14D с характеристическими пиками CO2 — диадами Ферми

Скачать (49KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025